ギア比の決定方法

機械工学においてギヤ比とは、2つ以上のかみ合うギヤの回転速度の比を直接表すものである。一般的なルールとして、2つの歯車を扱う場合、駆動歯車（エンジンやモーターなどから直接回転力を受ける歯車）が従動歯車よりも大きければ、従動歯車の方が速く回転し、逆もまた同様です。この基本的な考え方は、ギア比＝T2/T1という式で表すことができます。ここで、T1は第1ギアの歯数、T2は第2ギアの歯数です。

方法1

ギアトレインのギア比を求める

つのギア

1. まず、2つのギアから始めます。ギア比を求めるには、少なくとも2つのギアが噛み合っていなければなりません。通常、1つ目のギアはモーターシャフトに取り付けられた「ドライブギア」で、2つ目のギアはロードシャフトに取り付けられた「ドリブンギア」です。また、ドライブギアからドリブンギアへ動力を伝達するために、この2つの間にいくつものギアが存在することもある。これらは "アイドラーギア "と呼ばれる。

   • とりあえず、2つのギアしかないギアトレインを見てみよう。ギヤ比を求めるには、これらのギヤが互いに作用し合っていなければなりません。言い換えれば、歯が噛み合っていて、一方が他方を回していなければなりません。例えば、小さなドライブギア（ギア1）が大きなドリブンギア（ギア2）を回しているとします。
2. ドライブギアの歯数を数えます。連動する2つのギアのギア比を求める簡単な方法のひとつは、両ギアの歯数（ホイールの端にある小さな釘のような突起）を比較することです。まず、ドライブギアの歯の数を決めることから始めます。手動で数えることもできますし、歯車自体にこの情報が表示されているかどうかを確認することもできます。

   • 例えば、小さい方のドライブギアの歯が20枚だとします。
3. 従動ギアの歯数を数えます。次に、ドライブギヤの歯数を先ほどと同じように求めます。

   • この例では、従動歯車の歯数は30であるとします。
4. 一方の歯数を他方の歯数で割ります。各ギアの歯の数がわかったので、ギア比を比較的簡単に求めることができます。従動歯車の歯数を駆動歯車の歯数で割ります。課題によっては、答えを小数、分数、または比の形（x : y）で書くことができます。

   • この例では、従動歯車の歯数30を駆動歯車の歯数20で割ると、30/20 = 1.5となります。これを3/2や1.5 ：などと書くこともできます。
   • このギヤ比が意味するのは、大きい方の従動ギヤが1回転するためには、小さい方の駆動ギヤが1回転半しなければならないということです。従動歯車の方が大きいので、ゆっくりと回転することになります。

つ以上のギア

1. 2つ以上のギヤトレーンから始めてみましょう。その名が示すように、「ギヤトレイン」は、1つの駆動ギヤと1つの従動ギヤだけでなく、長いギヤ列から作ることもできます。この場合、最初のギアが駆動ギア、最後のギアが従動ギアとなり、中間のギアは "アイドラーギア "となる。これらのギアは、回転方向を変えるためや、2つのギアをつなぐために使われることが多い。

   • 例えば、上記の2つの歯車列を、小さな7枚歯の歯車で駆動するとしよう。この場合、30歯歯車は従動歯車のままで、20歯歯車（以前は駆動歯車だった）はアイドラー歯車となる。
2. ドライブギアとドリブンギアの歯数を分割する。つ以上の歯車を持つ歯車列を扱うときに覚えておくべき重要なことは、重要なのは駆動歯車と従動歯車（通常は最初と最後の歯車）だけだということです。言い換えれば、アイドラーギアはトレイン全体のギア比にはまったく影響しません。ドライバギアとドリブンギアを特定したら、以前とまったく同じようにギア比を求めることができます。

   • この例では、従動ギヤの30歯を新しい駆動ギヤの7歯で割ってギヤ比を求めます。30/7＝約4.3（または4.3：1など）これは、はるかに大きな従動歯車を1回転させるために、駆動歯車が約4.3回転しなければならないことを意味します。
3. 必要であれば、中間ギアのギア比を求めます。アイドラーギヤのギヤ比を求めることもできます。このような場合は、ドライブギヤから始めてロードギヤに向かって作業する。次のギヤに関する限り、前のギヤをドライブギヤのように扱います。連動している各ギアの歯数を「ドライブ」ギアの歯数で割って、中間ギア比を計算します。

   • この例では、中間ギア比は20/7=2.9、30/20=1.5となる。どちらもトレイン全体のギア比である4.3には等しくないことに注意してください。
   • しかし、（20/7）×（30/20）＝4.3であることにも注意。一般的に、ギヤトレインの中間ギヤ比は、全体のギヤ比に等しくなるように掛け合わされます。

方法2

レシオ/スピードの計算

1. ドライブギアの回転速度を求めます。ギヤ比の考え方を使えば、ドライブギヤの "入力 "回転数から、ドライブギヤの回転数を簡単に求めることができます。まず、ドライブギヤの回転速度を求めます。ほとんどのギア計算では、これは1分あたりの回転数（RPM）で与えられますが、他の速度の単位でもかまいません。

   • 例えば、7枚歯の駆動歯車と30枚歯の従動歯車からなる上の歯車列の例では、駆動歯車は130RPMで回転しているとします。この情報をもとに、次のステップで従動歯車の回転数を求めます。
2. S1×T1＝S2×T2という式に、あなたの情報を差し込みます。この式で、S1はドライブギヤの回転速度、T1はドライブギヤの歯数、S2とT2はドリブンギヤの回転速度と歯数を表します。未定義の変数が1つだけになるまで，変数を埋めていく．

   • 多くの場合、この種の問題では S2 を解きますが、どの変数を解いてもかまいません。この例題では、今ある情報を差し込むとこうなる：
   • 130 RPMs × 7 = S2 × 30
3. 解く。残りの変数を見つけるのは、基本的な代数の問題である。方程式の残りの部分を単純化し、等号の片側にある変数を分離すれば答えが得られる。正しい単位を表示することを忘れないでください。

   • この例題では、次のように解くことができる：
   • 130 回転数 × 7 = S2 × 30
   • 910 = S2 × 30
   • 910/30 = S2
   • 30.33 RPMs = S2
   • 言い換えると、ドライブギアが130 RPMで回転する場合、ドリブンギアは30.33 RPMで回転します。従動ギヤの方が大きいので、従動ギヤの方が遅く回転します。

この記事は、CC BY-NC-SAの下で公開されている「 How to Determine Gear Ratio 」を改変して作成しました。特に断りのない限り、CC BY-NC-SAの下で利用可能です。